Семенова И.И. Экологический мониторинг
.pdfспециальных полигонах. Недостатками этого метода являются неполная очистка загрязненного участка и высокая трудоемкость процесса.
2.Химический способ очистки представляет собой разложение нефте- продуктов с использованием химических реактивов или сжигание, для чего грунт необходимо предварительно изъять или собрать с помощью сорбентов, что также требует больших затрат.
3.Биологические способы очистки свободны от этих недостатков и представляют собой очистку грунтов с использованием специфичных бактери- альных культур. Например, широко используется в настоящее время способ биологической очистки нефтезагрязненных почв, предполагающий внесение мо-
но- и поликультур нефтеусваивающих микроорганизмов. Его целесообразно применять, с точки зрения получения наименьших ресурсозатрат, только для
минеральных почв или в условиях интенсивной очистки почв на специально оборудованных технологических площадках. Существуют и другие биологиче- ские методы рекультивации загрязнённых земель. Например, активация аборигенной флоры почв и внесение органических и минеральных удобрений.
Другим интересующим нас направлением, относительно «молодым», уже показавшим свою перспективность, но еще имеющим очень большой потенциал для развития, стала очистка углеводородных (нефть и нефтепродукты) загрязне- ний с помощью растений. Выделяют четыре основных метода очистки загрязне- ний с помощью растений:
∙фитостабилизация;
∙фитодеградация;
∙фитоиспарение;
∙ризодеградация.
Фитостабилизация представляет собой накопление, или иммобилизацию растением загрязняющих веществ из почвы или грунтовых вод. При этом воз- можны различные механизмы процессов – абсорбция поллютантов корнями и накопление их в растении, адсорбция поллютантов в прикорневой зоне – ризо- сфере и (или) их осаждение там. К сожалению, из всех изучавшихся видов рас- тений ни одно не показало сколь-либо значительного эффекта в отношении неф- ти и нефтепродуктов, хотя данный метод хорошо зарекомендовал себя для уда- ления из почвы и грунтовых вод тяжелых металлов.
Фитодеградация – «внутреннее» разрушение углеводородов растением –
после поглощения разложение их в ходе метаболических процессов либо «внешнее», когда нефтепродукты разлагаются под действием корневых выделе- ний. До настоящего времени было проведено всего несколько исследований за рубежом, в которых был получен положительный результат, т.е. была доказана возможность разрушения – разложения на безопасные составляющие растением нефти и нефтепродуктов. И, с одной стороны, это свидетельствует о перспек- тивности развития данного направления очистки нефтяных загрязнений, а с дру- гой – о необходимости проведения дальнейших исследований.
Фитоиспарение – способность растения поглощать нефть или нефтепродук- ты в процессе поддержания своего водного баланса, т.е. вместе с водой «выка-
181
чивать» из почвы загрязняющее вещество. Эта способность, хотя и может быть использована для очистки загрязнений, вместе с тем является полумерой, пото- му что в данном случае загрязняющее вещество выводится в атмосферу в про- цессе транспирации.
Более эффективным является очистка, когда растение совмещает способ- ность к фитоиспарению и фитодеградации, тогда в воздух выводятся только безопасные продукты разложения нефтепродуктов.
В качестве объединяющего, промежуточного между вышеуказанными тре- мя свойствами является так называемый гидравлический контроль, когда расте- ние получает доступ к грунтовым водам и потребляет вместе с влагой загряз- няющее вещество. Впоследствии оно может либо разрушать, либо испарять за- грязнитель.
Несколько особняком стоит способность растений к ризодеградации, еще
называемой ризосферно усиленной биодеградацией или растительно усиленной биодеградацией. Принцип этого механизма состоит в том, что разложение за- грязняющих углеводородов производится не непосредственном самим растени- ем, а микроорганизмами, обитающими в непосредственной близости к его кор- ням, т.е. в ризосфере. Роль растения заключается в значительном усилении эф-
фективности работы микроорганизмов за счет биологически активных корневых выделений, хотя результаты отдельных исследований показали, что растения помимо стимуляции микробов могут и сами принимать непосредственное уча- стие в разложении углеводородов.
Листья растения испаряют воду, тем самым выполняя функцию насоса, вы- качивающего из почвы при помощи корней воду с растворенными в ней вещест- вами. Углеводороды, из которых состоит нефть, абсорбируются на поверхности корней (что снижает подвижность и токсичность нефти), поглощаются корнями, поступают в надземные части растений, где разрушаются (деградируют), накап- ливаются или испаряются в атмосферу.
Растения находятся в тесном взаимодействии с микроорганизмами, засе- ляющими почву. Растительный организм в ходе фотосинтеза аккумулирует сол- нечную энергию в углеводах (сахарах). От 10% до 20% всей запасенной в про-
цессе фотосинтеза энергии тратится растением на синтез и выделение веществ (сахара, спирты, органические кислоты) в прикорневую зону, что способствует развитию микроорганизмов. Поэтому непосредственно рядом с поверхностью корней в одном кубическом сантиметре содержится около 130 млрд. микроорга- низмов, а на расстоянии 10см их присутствие падает до 20млрд. Важнейшим
механизмом фиторемедиации почвы является биодеградация углеводородов нефти микроорганизмами, чье развитие стимулируется выделениями корней.
Технология фиторемедиации почвы, загрязненной нефтью, достаточно про- ста в применении, но требует высококвалифицированных специалистов. Она складывается из нескольких этапов:
1.Оценка характера загрязнения участка (химический состав разлива, степень проникновения нефти в почву, картирование).
2.Разработка оптимальной схемы фиторемедиации (подбор видового состава растений, которые оптимальным образом подходят для устранения дан-
182
ного типа загрязнения и соответствуют данным почвенно-климатическим усло- виям, определение схемы посадки, выбор необходимых агротехнических меро- приятий, в т.ч. оптимизация питания и химическая защита растений).
3.Выращивание растений (проведение комплекса агротехнических мероприятий, в т.ч. подготовка семенного материала, подготовка почвы, внесе- ние минеральных удобрений, использование средств защиты).
4.Мониторинг участка (определение концентрации и распространения химических компонентов нефти, отслеживание путей биодеградации нефти, проведение информационного анализа и прогнозирования).
183
ЛИТЕРАТУРА
1.Афанасьев Ю. А., Фомин С. А. Мониторинг и методы контроля окру- жающей среды: Учеб. пособие. 1 ч. – М.: Изд-во МНЭПУ, 1998. – 208 с.
2.Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. – Л.: Агропром-
издат, 1987. – 142 с.
3.Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах.
–Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 197 с.
4.Белов С.В. Охрана окружающей среды. Экология человека. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов. Изд. 4-е, испр. и доп. – М.: Высшая школа, 2004. – 606 с.
5.Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник. – Л.: Химия, 1985. – 528 с.
6.Биологические эффекты при длительном поступлении радионуклидов. – М.: Энергоавтомоздат, 1988. – 168с.
7.Бочаров В.Л., Спиридонов Е.Г., Жердев В.Н. Некоторые проблемы мето- дологии геоэкологического мониторинга муниципальных образований / Элек-
тронный ресурс: http://www.vestnik.vsu.ru/program/view/ view.asp?sec=heologia&year=2000&num=09&f_name=bocharov
8.Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. – М.: МГУ, 1985. –
265c.
9.Василевич В.И. Статистические методы в геоботанике. – Л.: Наука, 1969.
–232 с.
10.Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. – М.: Наука, 1984. – 320 с.
11.Горелик Д.О., Конопелько Л. А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. Аэро-аналитические измерения. – М.: Изд-во стандартов, 1992. – 432 с.
12.Грейг-Смит П. Количественная экология растений. – М.: Мир, 1967. – 360 с.
13.Емельянов А. Г. Комплексный геоэкологический мониторинг. – Тверь: 1994. – 88 с.
14.Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. – М.: Гидрометеоиздат, 1984. – 560 с.
15.Инженерная экология: Учебник для вузов / Под ред. В.Т. Медведева. –
М.: Гардарика, 2002. – 687с.
16.Коренман И.М. Методы количественного химического анализа. – М.:
Химия, 1989. – 128 с.
17.Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. – М.: Химия, 1996. – 319 с.
18.Мазур, И.И. Курс инженерной экологии: Учебник для вузов. – М.:
Высш.шк., 1999. – 447 с.
184
19.Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. 3-е изд., доп. и перераб. – СПб.: «Крисмас+», 2004. – 248 с.
Электронный ресурс: http://www.anchem.ru/literatu re/books/muraviev/
20.Муравьева С.И., Казнина Н.И., Прохорова Е.К. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе. – М.: Химия, 1988. – 320с.
21.Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. – М.: Мир, 1992. – 184 с.
22.Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн. 2. Учеб. пособие для студ. вузов // Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарёв, В.С. Тикунов и др.; Под ред. В.С. Тикунова. –
М.: Академия, 2004. – 480 с.
23.Охтилев М.Ю., Соколов Б.В., Юсупов Р.М. Интеллектуальные техноло-
гии мониторинга и управления структурной динамикой сложных технических объектов. Серия: Информатика: неограниченные возможности и возможные ог- раничения. – М.: Наука, 2006. – 410 с.
24.Панин М.С. Химическая экология: Учебник для вузов. – Семипалатинск: 2002. – 852 с.
25.Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географиче- ских исследованиях. М.: Академия, 2004. – 406 с.
26.Пчёлкин А.В., Слепов В.Б. Использование лишайников и водорослей в экологическом мониторинге и биоиндикационных исследованиях / Московская городская станция юных натуралистов. 20 с. Электронный ресурс: http://www.igce.comcor.ru/htm/1.pdf
27.Трифонова Т. А. и др. Аэрокосмический мониторинг окружающей среды и лазерное дистанционное зондирование: Учеб. пособие. – Владимир: 1995. 115 с.
28.Хван Т. А. Промышленная экология: Учебное пособие для вузов. – Рос-
тов н/Д: Феникс, 2003. – 320 с.
29.Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. Учебник для студентов вузов. 6-е изд., переработ. и доп. – М. Изд-во Московского ун-та, 2004. – 582 с.
30.Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэко- логия: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 с.
Электронный ресурс: http://www.ievbran.ru/kiril/
31.Шелковников В.В. Экологическая экспертиза и мониторинг объектов окружающей среды. Учебно-методическое пособие. – Томск: ТГУ, 2007. Элек-
тронный ресурс: http://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/ecol expert/UMP/
32. Экологический мониторинг/ Под ред. Т.Ашихминой. - М., 2005.
Интернет ресурсы:
1.ГУ ДВО ВНИИ природы: http://www.vniiprirody.primorye.ru/
2.Сайт журнала «Экология производства»: http://www.ecoindustry.ru/
3.Сайт по охране труда (нормативная документация): http://www.tehdoc.ru/
185
4.Сайт по охране труда и технике безопасности (нормативная документа-
ция): http://www.tehbez.ru/
5.Сайт Правительства Российской Федерации: http://www.government.ru/content/
6.Сайт Министерства природных ресурсов РФ: http://www.mnr.gov.ru
7.Сайт Росгидромета (Федеральная служба по гидрометеорологии и мони- торингу окружающей среды): www.meteorf.ru
8.Сайт Ростехнадзора (Федеральная служба по экологическому, техноло- гическому и атомному надзору): http://www.gosnadzor.ru/
9.Сайт Росприроднадзора (Федеральная служба по надзору в сфере приро-
допользования): http://control.mnr.gov.ru/
10.Сайт Роснедр (Федеральное агентство по недропользованию): www.rosnedra.com
11.Сайт Федерального агентства водных ресурсов: http://voda.mnr.gov.ru
12.Сайт Чувашской Республики http://www.gov.cap.ru
13.Сайт журнала «Нефтяное обозрение»: http://info.forest.ru/oil/
14.Экологический портал: http://www.biodat.ru/
186
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1
Предельно допустимые концентрации наиболее распространенных экотоксикантов в воздухе (Шелковников, 2007).
Контролируемый |
ПДКр.з., |
ПДКс.с., мг/м3 |
показатель |
мг/м3 (в воздухе |
(концентрация химического |
|
рабочей зоны) |
вещества в воздухе населенных |
|
|
мест) |
Азота оксид NO |
30 |
0,06 |
Азота оксид NO2 |
2 |
0,04 |
Азотная кислота |
5 |
0,15 |
Аммиак |
20 |
0,04 |
Гидразин |
0,1 |
- |
Алюминий |
2 |
- |
Барий |
0,5 |
0,004 |
Бериллий |
0,001 |
- |
Бор |
6 |
- |
Бром |
0,5 |
0,04 |
Ванадий |
3 |
- |
Железо |
0,1 |
- |
Йод |
1 |
0,3 |
Кадмий |
0,1 |
0,001 |
Кальций |
1 |
0,004 |
Озон |
0,1 |
0,03 |
Кобальт |
0,5 |
0,001 |
Магний |
10 |
0,05 |
Марганец |
0,3 |
0,01 |
Медь |
1 |
0,002 |
Мышьяк |
0,1 |
0,003 |
Натрий |
- |
0,10 |
Цианид-ион |
0,3 |
- |
Никель |
0,05 |
0,001 |
Ртуть |
0,01 |
0,0003 |
Свинец |
0,01 |
0,0003 |
Серы оксид SO2 |
10 |
0,05 |
Серная кислота |
1 |
0,1 |
Сероводород |
10 |
0,008 |
Сурьма |
0,5 |
- |
Углерода оксид CO |
20 |
3 |
Углерода оксид CO2 |
9000 |
- |
Уран |
0,075 |
- |
Фтор |
0,15 |
- |
Хлор |
1 |
0,03 |
|
187 |
|
Хром |
2 |
0,0015 |
Циановодород |
0,3 |
0,01 |
Цинк |
0,5 |
0,05 |
Приложение 2
Предельно допустимые концентрации наиболее распространенных экотоксикантов в воде (Шелковников, 2007).
Контролируемый |
ПДКв мг/л |
ПДКв.р. мг/л |
ЛК50, мг/л |
|
показатель |
(в воде водоема) |
(в воде водоема, |
(летальная кон- |
|
|
|
используемого для |
центрация, вызы- |
|
|
|
рыбохозяйствен- |
вающая гибель 50 |
|
|
|
ных целей) |
% животных) |
|
Водородный по- |
6-9 ед. рН |
6,5–8,5 ед. рН |
- |
|
казатель (рН) |
||||
|
|
|
||
Запах |
2 балла |
Не уст. |
- |
|
Жесткость |
7,0 ммоль/дм3 |
Не уст. |
- |
|
Кальций |
Не уст. |
180,0 |
- |
|
Гидрокарбонаты |
Не уст. |
Не уст. |
- |
|
Сульфат-ион |
500 |
100 |
- |
|
Хлорид-ион |
350 |
300,0 |
- |
|
Сухой остаток |
1000 |
Не уст. |
- |
|
Взвешенные ве- |
Не более 0,75 |
Не уст. |
- |
|
щества |
сверх природного |
|||
|
|
|||
Фторид-ион |
1,5 |
0,75 |
280 |
|
Железо (общее) |
0,3 |
0,1 |
900 по FeCl3 |
|
Фосфат-ион |
0,61 |
3,5 |
12930 |
|
Аммоний-ион |
2,0 |
0,5 |
30.0 |
|
(по N) |
||||
|
|
|
||
Нитрат-ион |
45 |
40 |
180 |
|
Нитрит-ион |
3,0 |
0,08 |
200 |
|
Фенолы летучие |
0,001 |
0,001 |
395 |
|
Химическое по- |
|
|
|
|
требление кисло- |
Не уст. |
15 |
- |
|
рода |
|
|
|
|
Нефтепродукты |
0,1 |
0,05 |
- |
|
Хром |
0,05 |
0,02 |
720 |
|
Биохимическое |
|
|
|
|
потребление ки- |
Не уст. |
2,0 |
- |
|
слорода |
|
|
|
|
Растворенный |
Не уст. |
4,0-6,0 |
- |
|
кислород |
||||
|
|
|
||
Кремний |
10,0 |
10,0 |
- |
|
Формальдегид |
0,05 |
0,1 |
385 |
|
Марганец |
0,1 |
0,01 |
- |
188
Алюминий |
0,52 |
0,04 |
264 |
|
Медь |
1,0 |
0,001 |
470 |
|
Цинк |
5,0 |
0,01 |
- |
|
Свинец |
0,03 |
0,1 |
100 |
|
Кадмий |
0,001 |
0,005 |
72 |
|
Мутность |
2,6 ЕМФ |
Не уст. |
- |
|
Цветность |
20 |
Не уст. |
- |
|
Калий |
Не уст. |
50,0 |
1230 |
|
Натрий |
200 |
120 |
41 |
|
Стронций |
7 |
10 |
1826 |
|
Литий |
0,03 |
0,0007 |
710 |
|
А-СПАВ |
0,5 |
0,1 |
- |
|
Ртуть |
0,0005 |
0,00001 (отсутст- |
- |
|
|
вие) |
|||
|
|
|
||
Мышьяк |
0,05 |
0,05 |
- |
|
Метанол |
3 |
0,1 |
- |
|
Мочевина |
1 |
80,0 |
- |
|
Жиры |
Не уст. |
Не уст. |
- |
|
Кобальт |
0,1 |
0,01 |
1700 |
|
Бериллий |
0,0002 |
0,0003 |
86 |
|
Ванадий |
0,1 |
0,001 |
130 |
|
Молибден |
0,25 |
0,0012 |
1377 |
|
Селен |
0,01 |
0,0016 |
- |
|
Сурьма |
0,05 |
Не уст. |
90 |
|
Висмут |
0,1 |
Не уст. |
- |
|
Никель |
0,1 |
0,01 |
1620 |
|
Перманганатная |
5 |
Не уст. |
- |
|
окисляемость |
||||
|
|
|
189
Приложение 3
Предельно допустимые концентрации наиболее распространенных экотоксикантов в почве (Шелковников, 2007).
Наименование ве- |
|
ПДК, мг/кг |
Класс |
|
Форма содержания |
почвы с уче- |
|||
щества |
опасности |
|||
|
том фона |
|||
|
|
|
||
|
Подвижные формы, извле- |
3 |
2 |
|
Медь |
каемые из почвы ацетатно- |
|
|
|
аммонийным буфером с рН |
|
|
||
|
|
|
||
|
4,8 |
|
|
|
|
Подвижные формы, извле- |
6 |
2 |
|
Хром |
каемые из почвы ацетатно- |
|
|
|
аммонийным буфером с рН |
|
|
||
|
|
|
||
|
4,8 |
|
|
|
Марганец |
Валовая |
1500 |
3 |
|
|
Подвижные формы, извле- |
4 |
2 |
|
Никель |
каемые из почвы ацетатно- |
|
|
|
аммонийным буфером с рН |
|
|
||
|
|
|
||
|
4,8 |
|
|
|
|
Подвижные формы, извле- |
23 |
1 |
|
Цинк |
каемые из почвы ацетатно- |
|
|
|
аммонийным буфером с рН |
|
|
||
|
|
|
||
|
4,8 |
|
|
|
|
Подвижные формы, извле- |
140 |
3 |
|
Марганец |
каемые из почвы ацетатно- |
|
|
|
аммонийным буфером с рН |
|
|
||
|
|
|
||
|
4,8 |
|
|
|
|
Подвижные формы, извле- |
5 |
2 |
|
Кобальт |
каемые из почвы аммоний- |
|
|
|
но-натриевым буфером с рН |
|
|
||
|
|
|
||
|
3,5 |
|
|
|
Фтор |
Водорастворимый |
10 |
1 |
|
Сурьма |
Валовая |
4,5 |
2 |
|
Ванадий |
Валовая |
150 |
3 |
|
Марганец + вана- |
Валовая |
1000+100 |
3 |
|
дий |
|
|
|
|
Свинец |
Валовая |
32 |
1 |
|
Мышьяк |
Валовая |
2 |
1 |
|
Ртуть |
Валовая |
2,1 |
1 |
|
Свинец + ртуть |
Валовая |
20+1 |
1 |
|
Хлористый калий |
Валовая |
560 |
3 |
|
(в пересчете на |
|
|
|
|
K2O) |
|
|
|
|
Нитраты |
Валовая |
130 |
2 |
190